Международен екип от изследователи разкри генетична тайна в семената на ечемика, която може да помогне за защита на глобалното снабдяване с храна от непредсказуемите ефекти на изменението на климата. Проучването, публикувано на 6 ноември в списание Science, идентифицира специфичен биологичен „таймер“, който контролира кога едно семе решава да се „събуди“ и да расте.
Изследването включва учени от водещи институти в Китай, Дания, Франция и Обединеното кралство. Техният фокус беше върху характеристика, наречена латентност на семената, която по същество е естествено състояние на сън, което не позволява на семената да покълнат, дори когато условията на околната среда изглеждат благоприятни. Въпреки че това помага на растенията да оцелеят в дивата природа, то създава това, което водещият изследовател Wang Yucheng нарича „нож с две остриета“ за съвременното земеделие.
Уанг, професор в Института за изследване на тибетското плато към Китайската академия на науките, обясни, че ако семената се събудят твърде рано, те могат да покълнат, докато са все още прикрепени към растението преди прибиране на реколтата. Този проблем, известен като покълване преди прибиране на реколтата, съсипва качеството на зърното и води до повече от 1 милиард долара загуби годишно. Обратно, ако семената останат заспали твърде дълго, те няма да пораснат навреме за следващия сезон на засаждане, изхвърляйки целия график на земеделието.
Използвайки усъвършенствана технология за картографиране на ДНК, която позволява на учените да четат дълги нишки от генетичен код, екипът идентифицира ген, наречен MKK3, като главен регулатор на този процес. Кристоф Доктър, ръководител на отдела за отглеждане на зърнени култури и развитие на признаци в Изследователската лаборатория на Карлсберг в Дания, каза, че продължителността на съня на семето се определя от това колко копия на този ген присъстват и колко активни са те. Повече копия на гена действат като по-силен будилник, съкращавайки периода на латентност и карайки семената да покълнат по-бързо.
Анализирайки повече от 1000 проби от ечемик от цял свят, екипът установи, че различните региони са подбрали естествено различни версии на този ген, за да оцелеят при местните климатични условия. Във влажните мусонни региони на Източна Азия, ечемикът еволюира с „по-тиха“ версия на гена, за да остане в латентно състояние по-дълго, предпазвайки културата от ранно покълване при дъжд.
За разлика от това, древните викинги в Северна Европа са избирали ечемик с по-кратък период на покой, за да гарантират, че техните култури растат бързо и равномерно, което е жизненоважно за производството на висококачествена бира. Тези древни фермери дори са използвали техники за сушене на дим, за да предотвратят бързото им покълване на семена.
Проучването също така подчертава уникален сорт ечемик, наречен qingke или гол ечемик, открит на платото Qinghai-Tibet. Това разнообразие е развило това, което може да се опише като „режим с най-висока активност“ в света. Чрез дългосрочна селекция и размножаване, qingke е развил една от най-силните MKK3 дейности в световен мащаб, което води до най-слабата латентност на семената и най-енергичния капацитет за покълване.
В отговор на екстремния климат на платото — особено честия стрес при ниски температури по време на сезона на ечемичната жътва, септември до октомври, на голяма надморска височина — на местно ниво се появи отличителна адаптивна агрономическа практика. Културите се прибират преди зърната да са напълно узрели, последвани от обработки след прибиране на реколтата като естествено сушене на въздух, печене и смилане, което улеснява зимното съхранение и консумация.
Тази екстремна селекция за намалена латентност на семената гарантира, че семената, събрани рано, могат бързо да бъдат активирани след сеитба, което им позволява да се справят със суровите условия на платото Цинхай-Тибет и гарантира, че по-голямата част от зърната покълват успешно.
Уанг каза, че откритието предоставя план за „проектиране“ на култури, които могат да се справят с екологичния стрес.
Той отбеляза, че с промяната на глобалния климат някои генетични черти, които са били загубени или отслабени по време на векове на земеделие, могат да станат полезни отново.
Бъдещите изследвания ще се съсредоточат върху извличането на тези древни генетични черти и прилагането им към съвременните култури, за да се гарантира, че те могат да оцелеят в свят, където околната среда е значително различна от миналото, каза той.
Източник Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта